Πώς η ηλεκτρομαγνητική σύζευξη του στάτορα επιτρέπει την ανίχνευση θέσης

ΕΝΑ Ο διαλυτής , επίσης γνωστός ως σύγχρονος διαλυτής, είναι ένας ηλεκτρομαγνητικός αισθητήρας που έχει σχεδιαστεί για τη μέτρηση των περιστροφικών γωνιών με υψηλή ακρίβεια. Η λειτουργία του εξαρτάται από την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, όπου η αλληλεπίδραση μεταξύ ενός στάτη (σταθερού συστατικού) και ενός ρότορα (περιστρεφόμενο συστατικό) παράγει εξαρτώμενα από τη θέση ηλεκτρικά σήματα. Παρακάτω είναι μια λεπτομερής εξήγηση του τρόπου με τον οποίο αυτή η ηλεκτρομαγνητική σύζευξη μεταφράζει τη μηχανική περιστροφή σε μετρήσιμες ηλεκτρικές εξόδους.

1. Δομή πυρήνα και διέγερση
Η διαλυτή αποτελείται από δύο κύρια μέρη: τον στάτορα και τον ρότορα. Ο στάτορας περιέχει πρωτογενείς περιελίξεις που ενεργοποιούνται από μια τάση διέγερσης εναλλασσόμενου ρεύματος (AC), συνήθως σε συχνότητες όπως 400 Hz, 3 kHz ή 5 kHz. Αυτή η διέγερση δημιουργεί ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο μέσα στον στάτορα. Ο ρότορας, μηχανικά συνδεδεμένος με τον άξονα του οποίου η θέση πρόκειται να μετρηθεί, διαθέτει δευτερεύουσες περιελίξεις που περιστρέφονται μέσα σε αυτό το μαγνητικό πεδίο.

2. Μηχανισμός ηλεκτρομαγνητικής σύζευξης
καθώς ο ρότορας περιστρέφεται, η σχετική θέση μεταξύ του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου του στάτη και των περιελίξεων του ρότορα αλλάζουν. Οι περιελίξεις του ρότορα, συχνά διατεταγμένες ορθογώνια (π.χ., ημιτονοειδείς και συνημιτονικές περιελίξεις), βιώνουν διαφορετικές μαγνητικές ροές. Σύμφωνα με τον νόμο επαγωγής του Faraday, αυτές οι μεταβαλλόμενες ροές προκαλούν ημιτονοειδείς τάσεις στις περιελίξεις του ρότορα. Τα πλάτη αυτών των επαγόμενων τάσεων εξαρτώνται από τη γωνιακή μετατόπιση μεταξύ του στάτορα και του ρότορα, συνήθως ακολουθώντας τις λειτουργίες ημιτονοειδούς και συνημιτονίου της γωνίας του ρότορα.

3. Χαρακτηριστικά σήματος
Τα σήματα εξόδου από τις περιελίξεις του ρότορα είναι αναλογικές τάσεις. Για έναν διαλυτή μιας ταχύτητας, οι εξόδους είναι:

• Έξοδος ημιτονοειδούς (E_SIN): Αναλογική προς το SINθ, όπου θ είναι η γωνία του ρότορα.

• Έξοδος συνημιτονίας (E_COS): Αναλογική προς το cosθ.

Σε συστήματα πολλαπλών ταχυτήτων (π.χ. συστήματα διπλού καναλιού), τα πρόσθετα ζεύγη πόλων παράγουν σήματα υψηλότερης συχνότητας, ενισχύοντας την ανάλυση και επιτρέποντας την ανίχνευση λεπτότερης γωνίας.

4. Επεξεργασία σήματος και εκχύλιση θέσης
Για να μετατρέψετε τις εξόδους ημιτονοειδούς/συνημιτονίου σε δεδομένα χρήσιμου θέσης, απαιτούνται εξωτερικά κυκλώματα ή αλγόριθμοι. Οι συνήθεις μέθοδοι περιλαμβάνουν:

• Αναλογική διαίρεση: Χρήση TAN -1 (ESIN/ECOS) για να υπολογίσετε το θ, αν και αυτό είναι ευαίσθητο στον θόρυβο.

• Μετατροπείς διαλυτή προς ψηφιακό (RDCS): Ολοκληρωμένα κυκλώματα που χρησιμοποιούν βρόχους παρακολούθησης (π.χ. βρόχοι σερβο-σερβο) για να αποκωδικοποιήσουν τα σήματα διαλυτή. Αυτές οι συσκευές συγκρίνουν τις εξόδους διαλυτή σε αναφορές που παράγονται εσωτερικά, προσαρμόζοντας μέχρι να ελαχιστοποιηθεί το σφάλμα φάσης, ανακτώντας έτσι τη γωνία του ρότορα.

5. Σχεδιασμός πλεονεκτήματα και εφαρμογές
resolvers Excel σε σκληρά περιβάλλοντα λόγω της τραχιά κατασκευή τους (χωρίς οπτικά εξαρτήματα ή επαφές) και την ανοσία σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Χρησιμοποιούνται ευρέως:

• Συστήματα ελέγχου κινητήρα: Παρέχοντας ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο για σερβοκινητήρες στη ρομποτική, την αεροδιαστημική και την αυτοματοποίηση.

• Αεροδιαστημική και άμυνα: Κρίσιμη για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή αξιοπιστία και ανοχή σε ακραίες δονήσεις/θερμοκρασίας.

• Βιομηχανικός εξοπλισμός: Σε εργαλεία μηχανικής κατεργασίας ακριβείας, όπου τα συστήματα που βασίζονται σε αναλυτή επιτρέπουν την επίλυση υπο-ARCMINUTE.

6. Οι παράμετροι κλειδιών που επηρεάζουν την απόδοση

• Συχνότητα διέγερσης: Επηρεάζει λόγο σήματος προς θόρυβο και εύρος ζώνης συστήματος.

• Αριθμός ζεύγους πόλων: Καθορίζει την ανάλυση ανάλυσης και μέτρησης.

• Διαμόρφωση περιέλιξης: Βελτιστοποιημένη για γραμμικές ή μη γραμμικές σχέσεις εξόδου (π.χ. ημιτονοειδές).

Συνοπτικά, η ικανότητα του διαλυτή να μετατρέπει τη μηχανική περιστροφή σε ηλεκτρικά σήματα μέσω ηλεκτρομαγνητικής σύζευξης καθιστά ένα ζωτικό συστατικό σε συστήματα που απαιτούν ακριβή γωνιακή μέτρηση. Η ισορροπία του σχεδιασμού μεταξύ απλότητας, ευρωστίας και ακρίβειας εξασφαλίζει τη συνεχιζόμενη συνάφεια της στις σύγχρονες εφαρμογές μηχανικής.